多参数水质分析仪在锅炉补给水及机组循环汽水中的应用

周根来，王清华，李新亮

(1. 华电水务工程有限公司，北京 100160；2. 华电水务膜分离科技(天津)有限公司，天津 301700)

电厂机组循环汽水分析仪表配置通常依据DL/T 5068—2014《火力发电厂化学设计规范》[1]。每个监测点的仪表配置涉及许多类型的仪表，锅炉补给水及机组循环汽水监测原理如图1所示。其中，凝结水泵出口、凝结水精处理出口、母管和除氧器入口、省煤器入口、汽包下部(炉水)、主蒸汽管、发电机冷却水入口、除盐水泵出口母管需要测量氢电导率、比电导率、pH值。

1 常规配置

按照传统配置，凝结水泵出口、凝结水精处理出口及母管和除氧器入口、省煤器入口、汽包下部(炉水)、主蒸汽管、发电机冷却水入口、除盐水泵出口母管监测点位置需要安装氢电导率表、比电导率表、pH计。测量氢电导率的树脂柱每隔1～2周失效需要再生，再生强酸处理易引发操作风险，新树脂或再生树脂需长时间冲洗才能恢复正常测量。

图1 锅炉补给水及机组循环汽水监测原理示意

再生效率不同，氢电导率、比电导率、pH值会发生偏差；树脂更换或再生期间，氢电导率、比电导率、pH数据出现暂时性丢失；工程师每月消耗大量时间维护更换树脂，每年还需要更换电极，维护成本较高。SWAN公司推出了氢电导表、比电导表、pH计三合一的Monitor AMI CACE分析仪。

2 产品描述

Monitor AMI CACE分析仪能自动、连续测量经过阳离子交换树脂之前的比电导率与氢电导率，根据上述电导率差值计算出样水的pH值。

该分析仪有2个样水流通池、2个电导率电极和电除盐模块(EDI)，安装简单，将精准测量与EDI树脂自动再生整合在1块仪表内，不需要频繁更换树脂柱，大幅降低了仪表运行和维护成本，强化了电导率监测，可同时测量比电导率、氢电导率并计算出pH值，仪表自带离子交换树脂，树脂失效时会发出报警信号，提醒技术人员更换。该分析仪可实现连续、不间断地分析数据。

3 测量原理

电解质溶液中两电极之间加上一定电压会产生一个电场，迫使带电离子移动，带正电的阳离子朝负极(阴极)移动，带负电的阴离子朝正极(阳极)移动，这些离子通过在电极上得到或失去电子进行放电，因此在整个循环中形成电流。根据欧姆定律I=V/R，通过电流计算出电流回路电阻，即电解液的电阻，其电导为电阻的倒数。

样水通过进水口进入流通池模块。在第一个电极处测量出样水的比电导率。再通过控制流量的毛细水管，穿过含有阳离子交换树脂的样水室，在第二个电极测量出氢电导率，通过集成电极内部的温度电极测量出温度值。

在正极产生的氢离子朝负极移动，氢离子透过膜片后，被样水中的阳离子交换树脂吸收，被树脂吸收的杂质阳离子被释放出来，并向负极移动。在负极这些阳离子溶解到样水中，然后被冲出EDI模块。上述过程保证了树脂可以连续不断的再生。

4 规格参数

该分析仪可连续准确测量比电导率，氢电导率，样水温度及流量，计算样水的pH值以及给水、蒸汽和凝结水中的碱化试剂质量分数，同时可在屏幕显示各项测量值。

电导率能自动切换量程，测量范围： 0.055～1 000 μs/cm，pH值计算范围： 7.5～11.5，碱化试剂质量分数计算范围： 氨10-8～10-5。

温度补偿精确，电池常数精确到小数点后5位数。仪表显示的电导率值是温度补偿到25 ℃时的测量值。具有定时自动零点校准功能。比电导率可根据不同的样水介质选择对应的非线性温度补偿模式，氢电导率预设为强酸型温度补偿模式。

该分析仪标准配置2路模拟信号输出(0/4～20 mA)，可选配第三路模拟信号及总线通信模块Profibus/Modebus/HART。

5 优 点

该分析仪具有以下优点。

1)提高电导率监测系统的投运时长，降低维护成本和运行费用。

2)该分析仪可免树脂更换和冲洗，避免了树脂再生处理工作及其造成的树脂浪费。EDI模块可自动状态监测和自动除气。

3)PEDI模块免除了仪表的停运和维护时间，提供持续、不间断、重现性高的监测数据，一体化的样水流量和温度监测等数据。

4)利用PEDI模块测量经过阳离子交换前后的电导率，与传统阳离子交换树脂柱相比反应更换，大幅缩短响应时间，至少提前6 min，与参比仪表测量的氢电导率对比如图2所示，保证了测量值精准可靠。

5)温度波动不影响测量值，详见图3所示。

图2 AMI CACE分析仪与参比仪表测得的氢电导率对比示意

6)人性化、一体化和整体性的设计。该分析仪整体化安装，设计了应用导向的用户界面，以用户需求为导向，菜单根据工作流程设置，配备分级报警机制，方便用户操作。方便用户和集成商快速、简便集成，所有部件清晰可视，便于仪表维护。

图3 AMI CACE分析仪受温度影响的波动示意

6 结束语

Monitor AMI CACE分析仪采用人性化、一体化和整体性的设计，分析系统整体安装在一体化不锈钢面板上，用户界面以用户需求为导向，菜单根据工作流程设置，配备分级报警机制，方便用户和集成商快速、简便集成，带给用户更加安心、放心的“精准分析”。所有部件清晰可视，便于仪表维护和服务。该分析仪延长了电导率监测系统的使用寿命，降低了维护成本和运行费用。